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不同产区杉木生物量与碳储量模型

林业科学 2024年第2期60卷 1-11页

作者：吕梓晴段爱国林木资源高效生产全国重点实验室、国家林业和草原局林木培育重点实验室、中国林业科学研究院林业研究所北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】建立适用于不同产区的杉木人工林生物量和碳储量模型,以便准确估算杉木人工林生物量和碳储量。【方法】基于四川、广西、江西和福建共109株杉木的树干、树皮、枝、叶和根实测生物量数据以及四川、广西和福建共40株杉木的树干、... 详细信息

【目的】建立适用于不同产区的杉木人工林生物量和碳储量模型,以便准确估算杉木人工林生物量和碳储量。【方法】基于四川、广西、江西和福建共109株杉木的树干、树皮、枝、叶和根实测生物量数据以及四川、广西和福建共40株杉木的树干、枝、叶和根的含碳量实测数据,建立不同产区、不同林龄和综合产区成熟林的可加性生物量、碳储量模型。采用似乎不相关回归(SUR)对可加性模型系统中的参数进行联合估计,并用调整后确定系数R^(2)_(a)和总相对误差TRE检验模型拟合精度。【结果】1)4个产区和不同林龄杉木生物量模型的R^(2)_(a)为0.6350~0.9958,TRE为−17.88%~21.39%,树干、树皮和全株生物量模型的R^(2)_(a)均在0.91以上,适用于建模地的杉木人工林生物量预测。广西分侧根拟合的生物量模型除一级侧根外,R^(2)_(a)均在0.80以上,TRE为−5.42%~7.21%,可用于预测广西杉木人工林侧根生物量。枝、叶、根的生物量模型拟合精度较干、树皮低。2)四川、广西和福建3个产区碳储量模型R^(2)_(a)为0.8050~0.9940,TRE为−19.34%~19.84%,树干、根和全株模型R^(2)_(a)在0.93以上,适用于各地区杉木人工林碳储量预测。枝、叶的碳储量模型拟合精度较干和根低。3)不同产区的生物量、碳储量模型通用性存在地域差异,位于中亚热带西区的四川生物量模型通用性最差,位于南亚热带的广西带皮干和全株生物量模型通用性较好,位于中亚热带东区的福建和江西生物量模型可进行相互预测;南亚热带广西的碳储量模型通用性最好,而四川和福建的碳储量模型仅适用于本地碳储量预测。4)综合生物量模型R^(2)_(a)为0.7335~0.9669,根据交互检验结果,综合模型可准确估算不同产区成熟林和福建幼龄林、中龄林的带皮干和全株生物量,TRE为−10.47%~19.88%;还可对江西和福建成熟林及福建中龄林除枝以外的各器官和全株生物量进行准确预测;综合碳储量模型R^(2)_(a)为0.8029~0.9826,除对广西杉木人工林枝碳储量的预测误差相对较大以外,其他检验样本TRE为−9.57%~15.70%,说明模型的通用性好,可准确预测不同产区的杉木人工林各器官和全株碳储量。【结论】本研究所建立的模型均适用于建模地生物量和碳储量的预测;模型的通用性受产区差异的影响;综合模型可用于不同地区生物量和碳储量的预测。

关键词：杉木人工林生物量碳储量不同产区可加性模型

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1990—2020年黄土高原典型县域植被覆盖变化及影响因素

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干旱区研究 2024年第1期41卷 147-156页

作者：赵雨琪魏天兴北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室林业生态工程教育部工程研究中心山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站北京100083

为探究吉县近30 a植被动态演变规律及其影响因素,本研究基于Landsat影像,结合气象、土地利用、夜间灯光等数据,采用趋势分析、偏相关分析、随机森林、残差分析等方法探究吉县植被覆盖度时空变化特征及气候和人为因素对植被变化的影响。... 详细信息

为探究吉县近30 a植被动态演变规律及其影响因素,本研究基于Landsat影像,结合气象、土地利用、夜间灯光等数据,采用趋势分析、偏相关分析、随机森林、残差分析等方法探究吉县植被覆盖度时空变化特征及气候和人为因素对植被变化的影响。结果显示:(1)1990—2020年研究区植被覆盖度(FVC)整体呈显著上升趋势,FVC年均增长速率约为0.49%,植被质量明显改善。(2)吉县FVC具有明显的“低值-高值”交错分布的空间特征。1990—2020年FVC显著增加区占51%,FVC显著减少区占7%。(3)气候因素对部分FVC高值区和建筑区植被生长起抑制作用,对其余地区植被覆盖起促进作用。将人类活动作为全域影响因素考虑时气候和人类活动对植被动态的贡献率分别为53.43%、46.57%,将其作为局域变量时相对贡献率减少至13.07%。人类活动在特定地区如吉县中部和东部是植被退化的重要影响因素,西侧和南部的植被恢复也与之相关。研究结果可为区域生态修复工作进一步开展提供科学依据。

关键词：植被覆盖度 Google Earth Engine 气候变化人类活动黄土高原

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盐胁迫对核桃幼苗解剖结构和营养元素的影响

生态学报 2024年第15期44卷 6795-6810页

作者：唐佳莉姬新颖李敖郑旭张俊佩林木遗传育种全国重点实验室国家林业和草原局林木培育重点实验室中国林业科学研究院林业研究所北京100091

为揭示盐胁迫下不同核桃基因型的适应机制及耐盐性差异,筛选耐盐性较强的种资资源,研究了盐胁迫下3种不同基因型核桃幼苗叶、根解剖结构和营养元素的变化。以北加州黑核桃(J1)、杂种核桃‘中宁异’(J2)、‘新新2号’核桃(J3)一年生实生... 详细信息

为揭示盐胁迫下不同核桃基因型的适应机制及耐盐性差异,筛选耐盐性较强的种资资源,研究了盐胁迫下3种不同基因型核桃幼苗叶、根解剖结构和营养元素的变化。以北加州黑核桃(J1)、杂种核桃‘中宁异’(J2)、‘新新2号’核桃(J3)一年生实生幼苗为材料,在盆栽条件下进行NaCl胁迫(0、50、100、200 mmol/L),研究幼苗叶、根解剖结构和Na、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn含量的变化及其吸收、运输和分配特征。结果表明:盐胁迫下,J1的叶片、上表皮、下表皮、栅栏组织和海绵组织的厚度、根维管束直径下降;J2的叶片、上表皮、下表皮、栅栏组织、海绵组织和皮层的厚度、栅海比、组织紧密度、维管束和导管的直径、皮层厚度占径比随盐浓度的增加呈先增加后降低趋势;盐处理下,J3的叶片、下表皮、栅栏组织的厚度、栅海比、皮层厚度占径比下降。随盐浓度的增加,Na含量呈上升趋势,在200 mmol/L下大幅度增加,J1、J2、J3叶中Na增幅为412.00%、130.05%、577.08%;K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的吸收受到盐胁迫影响,K/Na、Ca/Na、Mg/Na降低,其中J2叶的K/Na、Mg/Na降幅最小,营养元素转运能力高于J1和J3。核桃幼苗通过加强根输导组织对K、Ca、Mg的选择性吸收和运输能力,维持叶片的基本结构与功能,从而抵御盐胁迫。主成分分析与隶属函数相结合得出耐盐强弱依次为杂种核桃‘中宁异’>‘新新2号’核桃>北加州黑核桃。

关键词：盐胁迫核桃解剖结构营养元素 K/Na

盐胁迫下东部黑核桃生理生化与营养器官结构的动态响应

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果树学报 2024年第2期41卷 294-313页

作者：唐佳莉姬新颖郑旭李敖张俊佩林木遗传育种全国重点实验室·国家林业和草原局林木培育重点实验室·中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】研究盐胁迫下东部黑核桃生理生化与解剖结构的动态响应,探索适应盐胁迫的变化机制。【方法】以东部黑核桃实生幼苗为材料进行42 d的盆栽试验,对4个盐分梯度(0、50、100、200 mmol·L^(-1))下的生理生化与营养器官解剖结构的动... 详细信息

【目的】研究盐胁迫下东部黑核桃生理生化与解剖结构的动态响应,探索适应盐胁迫的变化机制。【方法】以东部黑核桃实生幼苗为材料进行42 d的盆栽试验,对4个盐分梯度(0、50、100、200 mmol·L^(-1))下的生理生化与营养器官解剖结构的动态变化特征进行比较,通过相关性和主成分分析明确幼苗的耐盐评价指标。【结果】盐胁迫下,相对含水量呈下降趋势,丙二醛、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖、总黄酮、总多酚的含量以及超氧化物歧化酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性总体上呈上升趋势;随着盐浓度和胁迫时间的增加,栅栏组织、根皮层、茎周皮、海绵组织、叶片的厚度呈先增加后降低的趋势;叶表皮、茎韧皮部、茎木质部、根周皮、根皮层的厚度,维管束、叶主脉、根的直径,组织结构疏松度,组织结构紧密度,栅海比,叶脉凸起度在不同的胁迫浓度和时间下呈不同的变化模式。盐胁迫下的解剖特征的主成分有差异,生理生化指标与解剖特征之间具有一定的相关性。【结论】东部黑核桃在盐胁迫下通过改变营养器官结构特征、提升渗透调节物质含量和抗活性氧物质活性等方式应对盐胁迫;栅海比、茎周皮、茎木质部、根粗可作为幼苗耐盐品种筛选的参考指标。

关键词：东部黑核桃盐胁迫营养器官解剖结构生理生化综合分析

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基于机器学习的紫色土坡面水沙预测模型研究

土壤学报 2024年第2期61卷 424-433页

作者：陈琦涛王添李占斌张皎李鹏李斌斌西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 西安理工大学旱区生态水文与灾害防治国家林业局重点实验室西安710048 水利部水土保持监测中心北京100053

为了精准预测土壤侵蚀变化、科学合理地预防水土流失的发生,为紫土坡地水土流失防治提供参考,基于典型紫土径流小区43场降雨资料,降水量、历时和I30为特征指标,采用K-means聚类算法对降雨分类;使用随机森林(Randomforest,RF)算法评估各... 详细信息

为了精准预测土壤侵蚀变化、科学合理地预防水土流失的发生,为紫土坡地水土流失防治提供参考,基于典型紫土径流小区43场降雨资料,降水量、历时和I30为特征指标,采用K-means聚类算法对降雨分类;使用随机森林(Randomforest,RF)算法评估各影响因子对径流深(H)、土壤流失量(S)的重要性,结合通径分析法进行重要因子筛选;将筛选所得关键因子作为模型输入变量,H、S为输出,使用BP神经网络构建预测模型。结果表明:(1)划分出3种雨型,B雨型(短历时、大雨强、小雨量)是主要降雨类型,A雨型(长历时、中雨强、大雨量)最剧烈。(2)各雨型下特征因子对H、S的重要程度明显不同。A雨型下T对S重要程度最高(31%),各因素对H的重要程度相对均匀;B雨型下各因素对S的影响差异小,F对H的重要程度最高(29%)。在C雨型下,Pr对H、S的重要程度最高(33%、36%)。(3)三种雨型下的H、S均受到Pr的显著影响,B、C雨型下的H、S分别同时受F和Vs、Ph的影响显著。(4)利用BP神经网络对H、S的预测精度均较高,Nash-Suttclife效率系数均高于0.95,且对H的预测模型精确度高于对S的预测模型。

关键词：机器学习通径分析降雨侵蚀紫色土

2016—2021年松嫩平原黑土区季节性地表形变监测与分析

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地理科学进展 2024年第6期43卷 1203-1218页

作者：古丽米热·甫拉提张学霞胡韵哲王景萍北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原... 详细信息

受全球气候变暖、冻融作用、地壳运动以及人类活动的影响,地表形变对区域生产、生活和生态造成一定威胁。松嫩平原黑土区是中国重要的耕地后备资源,同时也是典型的季节性冻土区,以往的冻土地表形变监测集中在青藏高原等地区,对松嫩平原等高纬度地带的地表形变监测鲜有提及。论文利用68景Sentinel-1合成孔径雷达影像数据,通过D-InSAR技术获取2016年和2021年松嫩平原黑土区融化期、冻结期地表形变结果,通过空间自相关、变化矩阵和平均中心探索地表形变时空分布特征,并结合断裂带、地下水和土地利用方式分析地表形变成因,主要结果如下:(1)融化期形变量均值较冻结期高且变化幅度明显,融化期形变量平均值113 mm,范围为-63~244mm;冻结期形变量平均值23 mm,范围为-64~120 mm;2016—2021年同一季节地表形变量范围呈现收敛特征。(2)松辽盆地季节性地表形变呈现“冻胀融沉”规律,小兴安岭西部山麓地带形变微小;融化期内沉降区逐渐朝东北方向移动,抬升区由东北向西南转移;冻结期内沉降区由绥化市向西部齐齐哈尔市辐散,抬升区由西北部向中南部转移。(3)地表形变量高值区位于断裂带沿线破碎带,地表抬升与岩石富水程度空间分布重合。(4)土地利用方式影响地表形变量,空间上显著相关,其中耕地发生地表形变的情况最普遍。松嫩平原黑土区地表形变呈现季节性分异、年际波动的特征,实时监测地表形变并探究其影响因素可以为农耕管理、地下水调控以及地质灾害预防等提供现实依据。

关键词：地表形变 Sentinel-1 D-InSAR 冻土黑土区松嫩平原

PEG模拟干旱胁迫对加拿大飞蓬种子萌发及幼根生长的影响

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生物安全学报（中英文） 2024年第1期33卷 32-37页

作者：吴生海王玉莹杨春波李黎明张一杜凤国北华大学林学院吉林吉林132013 长白山特色森林资源保育与高效利用国家林业局重点实验室吉林吉林132013

【目的】研究干旱胁迫对加拿大飞蓬种子萌发及幼根生长的影响,为科学防控加拿大飞蓬入侵提供依据。【方法】以当年生加拿大飞蓬成熟种子为材料,分别用蒸馏水(CK)和不同浓度5%、10%、15%、20%、25%的聚乙二醇溶液(PEG)(分别表示轻度、中... 详细信息

【目的】研究干旱胁迫对加拿大飞蓬种子萌发及幼根生长的影响,为科学防控加拿大飞蓬入侵提供依据。【方法】以当年生加拿大飞蓬成熟种子为材料,分别用蒸馏水(CK)和不同浓度5%、10%、15%、20%、25%的聚乙二醇溶液(PEG)(分别表示轻度、中度、重度、极度和极重度干旱胁迫强度)对加拿大飞蓬种子进行处理。测定日相对发芽率、发芽率、发芽势等指标,分析加拿大飞蓬种子萌发情况;测定幼苗根系宽、根系高、根平均直径、根面积、总根尖数及根分叉数,分析其幼苗根生长情况;并测定种子恢复萌发情况。【结果】无干旱胁迫的加拿大飞蓬种子萌发指标最高,随着干旱胁迫强度增加,种子萌发指标减小,极重度干旱胁迫下加拿大飞蓬种子不萌发。与CK相比,轻度干旱胁迫和重度干旱胁迫对加拿大飞蓬根平均直径影响不显著,但会促进侧根与不定根生长;重度干旱胁迫下,加拿大飞蓬的总根尖数和分叉数显著增加。加拿大飞蓬种子在PEG浓度为20.13%的干旱胁迫下不发芽。种子在极度和极重度干旱胁迫下不萌发,但当水分条件充足时,种子依然具有萌发的能力。【结论】建议在加拿大飞蓬种子尚未成熟前进行人工拔除,或在加拿大飞蓬入侵地种植耐旱强、生长快、根系发达、竞争性强的植物,以控制加拿大飞蓬的生长发育。

关键词：加拿大飞蓬干旱胁迫种子萌发幼根生长 PEG溶液

秦岭山区-黄土高原地区生态基流区域差异及其阈值研究

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干旱区地理 2024年

作者：杨晓亚于坤霞李占斌李鹏刘永刚莫淑红杨建宏西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安理工大学旱区生态水文与灾害防治国家林业局重点实验室陕西省水资源与河库调度中心

秦岭山区-黄土高原地质地貌连续区生态系统十分脆弱，河道生态基流及其阈值对生态系统的保护十分重要。以秦岭山区-黄土高原为研究区域，构建了涵盖气候、植被、地形地貌、土层结构、流域形态及社会经济六个方面特征的22个生态基流影响... 详细信息

秦岭山区-黄土高原地质地貌连续区生态系统十分脆弱，河道生态基流及其阈值对生态系统的保护十分重要。以秦岭山区-黄土高原为研究区域，构建了涵盖气候、植被、地形地貌、土层结构、流域形态及社会经济六个方面特征的22个生态基流影响因子体系，通过构建自组织映射（SOM）神经网络和k-means聚类分析法，依据上述影响因子将秦岭山区-黄土高原划分为黄土高原中部、秦岭南麓、秦岭北麓和黄土高原西北部4个子区域，利用偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）对3个子区域的生态基流影响因素进行了建模与分析。结果表明：（1）黄土高原中部的生态基流主要受降水集中度的影响，秦岭南麓主要受气温的影响，秦岭北麓主要受土壤含水量影响。（2）不同子区域生态基流存在显著的区域性差异，黄土高原中部、秦岭南麓、秦岭北麓、黄土高原西北部生态基流占比阈值分别为7.9%、9.5%、7.5%、4.1%。（3）考虑不同子区域生态基流对环境变化的响应差异，建立了一个可用于计算和模拟生态基流的线性回归模型，模型决定性系数均大于0.87。研究成果不仅为生态基流的量化估算提供了科学依据，也对河流健康的维护与水资源的可持续利用提供了参考，具有重要的理论与实践价值。

关键词：生态基流聚类分析流量阈值结构方程影响因素

高寒草甸矮生嵩草不同根序解剖结构对生境干旱化的响应

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生态学杂志 2024年第1期43卷 8-16页

作者：韩雨圳陈凤林杨春娇张大才西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业和草原局重点实验室昆明650224

植物根系由不同根序组成,然而,它们的解剖结构对生境干旱化的响应是否一致尚不清楚。本研究于藏东南东达山矮生嵩草(Kobresia humilis)高寒草甸沿生境干旱化梯度设置6个样方,采集矮生嵩草根系。采用石蜡切片法,运用方差分析和主成分分析... 详细信息

植物根系由不同根序组成,然而,它们的解剖结构对生境干旱化的响应是否一致尚不清楚。本研究于藏东南东达山矮生嵩草(Kobresia humilis)高寒草甸沿生境干旱化梯度设置6个样方,采集矮生嵩草根系。采用石蜡切片法,运用方差分析和主成分分析,比较不同土壤水分生境中矮生嵩草一、二级根序解剖结构的差异及可塑性强弱。结果表明:一、二级根序间解剖结构组成无明显差异,其中横切面表皮细胞近似长方形,排列紧密,面积较大(87.6~126.0μm^(2));一、二级根序解剖结构对生境干旱化的响应不一致,一级根中表皮细胞面积和厚度、皮层厚度(含厚壁组织与薄壁组织)均与土壤含水率呈显著负相关,而二级根呈显著正相关(P<0.05);一级根表皮占径比在土壤水分梯度间的差异显著,其他解剖结构差异不显著,二级根解剖结构(除皮层厚壁组织外)的占径比在土壤水分梯度间均存在显著差异;一级根皮层薄壁组织厚度可塑性最强,皮层厚壁组织厚度可塑性最弱;二级根横切面面积可塑性最强,中柱面积可塑性最弱。总之,矮生嵩草根系表皮、皮层解剖结构对土壤水分梯度变化的可塑性强,但不同根序解剖结构对生境干旱化的响应机制不同,表现出其潜在的储水能力或吸水能力,根序法为研究根系的生境适应提供了新的思路。

关键词：草本植物解剖结构根序可塑性水分梯度